非均匀介质中钻孔雷达数值模拟与成像算法研究
发布时间：2021-11-26 09:30
摘要：钻孔地质雷达通过把雷达天线放在钻孔内对周围的地质结构进行探测,不仅具有常规地表地质雷达所有的优点,还可开展地质雷达透射成像探测。论文首先采用CPML边界条件对非均匀介质中钻孔雷达进行了数值模拟。在对非均匀介质中钻孔雷达正演计算公式进行推导的基础上,对CPML边界条件的吸收效果进行了验证；并对钻孔雷达的单孔反射和跨孔探测方式分别进行了数值模拟；通过根据实际数据进行均匀介质与非均匀介质的数值模拟对比分析,非均匀介质的钻孔雷达数值模拟更接近于实际数据。证明了论文数值模拟计算方法的有效性与优越性。针对钻孔雷达的天线是具有一定几何长度尺寸的实际情况,论文对钻孔雷达的天线进行了数值模拟和验证。对于钻孔雷达跨孔探测时的信号发射,可以根据激发的电压与某个参数的卷积得到天线中电流的分布,从而得到钻孔之间计算区域的电场；对于接收信号,可以根据接收天线处的电场与某个参数卷积得到该处天线电流强度,然后根据天线长度对其进行积分得到天线总电流的大小,与接收天线的负载电阻相乘即可得到该时刻接收到的电压大小。常用的旅行时提取方法在针对大收发角度数据进行提取时,因其低信噪比而显得较为艰难且不够准确。基于此,论文提...
【文章来源】：中南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：117 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
速度、衰减系数和频率之间的关系图
最有效的钻孔地质雷达天线就是偶极子天线。图2-2描述了偶极子天线福射能量的示意图，能量均勻得分布在与偶极子轴垂直的平面上。图2-3中则描述了 TE场和TM场得正交横截面。图中的福射场是远场分量的显示图，近天线处的福射场更为复杂。?-Y -1卜而式 TM'模式图2-2偶极子天线的能量福射示意图 2-3偶极子天线福射场中的TE和TM横截面沿着界面的任何一个场源激发点可以在几何上被局部视为以一个特定角度入射的平面波。在钻孔地质雷达的探测模式中，每个局部信号的反射和折射都满足Snell定律。射波和反射波在空间中形成一个上行的球面波。在界面处，发射14
图2-2描述了偶极子天线福射能量的示意图，能量均勻得分布在与偶极子轴垂直的平面上。图2-3中则描述了 TE场和TM场得正交横截面。图中的福射场是远场分量的显示图，近天线处的福射场更为复杂。?-Y -1卜而式 TM'模式图2-2偶极子天线的能量福射示意图 2-3偶极子天线福射场中的TE和TM横截面沿着界面的任何一个场源激发点可以在几何上被局部视为以一个特定角度入射的平面波。在钻孔地质雷达的探测模式中，每个局部信号的反射和折射都满足Snell定律。射波和反射波在空间中形成一个上行的球面波。在界面处，发射14
【参考文献】：
期刊论文
[1]Borehole-GPR numerical simulation of full wave field based on convolutional perfect matched layer boundary[J]. 朱自强,彭凌星,鲁光银,密士文. Journal of Central South University. 2013(03)
[2]点状不良地质体钻孔雷达响应特征——围岩及充填效应正演分析[J]. 钟声,王川婴,吴立新,唐新建,王清远. 岩土力学. 2012(04)
[3]钻孔地质雷达技术在水文与工程地质中的应用分析[J]. 李华,王东辉,焦彦杰,周一敏. 工程勘察. 2011(06)
[4]点状不良地质体钻孔雷达响应特征的形状效应正演分析[J]. 钟声,王川婴,吴立新,吴育华,王清远. 岩土力学. 2011(05)
[5]基于高阶累积量一维切片的地震信号初至自动拾取方法[J]. 冯智慧,刘财,冯晅,王典,张先武. 吉林大学学报(地球科学版). 2011(02)
[6]金属矿钻孔雷达探测的数值模拟[J]. 刘四新,周俊峰,吴俊军,曾昭发,万洪祥. 吉林大学学报(地球科学版). 2010(06)
[7]时间域有限差分法在钻孔雷达探测金属矿中的应用[J]. 王飞,刘四新,吴俊军,傅磊,张丽丽,曲昕馨. 吉林大学学报(地球科学版). 2010(S1)
[8]偏移绕射技术在探地雷达资料处理中的应用[J]. 徐玉增,卢海. 能源技术与管理. 2010(05)
[9]钻孔雷达层析成像技术的研究与应用[J]. 李华,焦彦杰,李富,杨俊波. 地球物理学进展. 2010(05)
[10]三维探地雷达数值模拟中UPML边界研究[J]. 李静,曾昭发,黄玲,吴丰收. 物探化探计算技术. 2010(01)
博士论文
[1]基于VNA的步进频率体制钻孔雷达系统研发[D]. 董航.吉林大学 2010
[2]井间声波电磁波层析成像技术应用研究与软件研发[D]. 袁志亮.中国地质大学（北京） 2007
[3]探地雷达数值模拟技术的应用研究[D]. 胡平.中国地质大学（北京） 2005
硕士论文
[1]隊道衬砌病害的探地雷达识别研究及应用[D]. 李兴.大连理工大学 2012
[2]全极化探地雷达正演模拟及极化校准技术[D]. 邹立龙.吉林大学 2012
[3]隧道不良地质体地震与地质雷达正演偏移数值模拟及物探信号处理研究[D]. 曾知法.成都理工大学 2011
[4]探地雷达二维有限元正演模拟[D]. 陈承申.中南大学 2011
[5]钻孔雷达正演模拟及应用研究[D]. 彭凌星.中南大学 2010
[6]基于于希尔伯特—黄变换的探地雷达信号处理与分析[D]. 余凯.中南大学 2010
[7]钻孔雷达层析成像软件系统的研究与开发[D]. 李玉喜.吉林大学 2010
[8]北京市道路地下空洞探地雷达探测正演模拟研究[D]. 葛志广.中国地质大学（北京） 2010
[9]钻孔雷达探测金属矿的数值模拟[D]. 周峻峰.吉林大学 2009
[10]雷达数据的滤波技术研究[D]. 刘昶.南京理工大学 2007
本文编号：3519868
【文章来源】：中南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：117 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
速度、衰减系数和频率之间的关系图
最有效的钻孔地质雷达天线就是偶极子天线。图2-2描述了偶极子天线福射能量的示意图，能量均勻得分布在与偶极子轴垂直的平面上。图2-3中则描述了 TE场和TM场得正交横截面。图中的福射场是远场分量的显示图，近天线处的福射场更为复杂。?-Y -1卜而式 TM'模式图2-2偶极子天线的能量福射示意图 2-3偶极子天线福射场中的TE和TM横截面沿着界面的任何一个场源激发点可以在几何上被局部视为以一个特定角度入射的平面波。在钻孔地质雷达的探测模式中，每个局部信号的反射和折射都满足Snell定律。射波和反射波在空间中形成一个上行的球面波。在界面处，发射14
图2-2描述了偶极子天线福射能量的示意图，能量均勻得分布在与偶极子轴垂直的平面上。图2-3中则描述了 TE场和TM场得正交横截面。图中的福射场是远场分量的显示图，近天线处的福射场更为复杂。?-Y -1卜而式 TM'模式图2-2偶极子天线的能量福射示意图 2-3偶极子天线福射场中的TE和TM横截面沿着界面的任何一个场源激发点可以在几何上被局部视为以一个特定角度入射的平面波。在钻孔地质雷达的探测模式中，每个局部信号的反射和折射都满足Snell定律。射波和反射波在空间中形成一个上行的球面波。在界面处，发射14
【参考文献】：
期刊论文
[1]Borehole-GPR numerical simulation of full wave field based on convolutional perfect matched layer boundary[J]. 朱自强,彭凌星,鲁光银,密士文. Journal of Central South University. 2013(03)
[2]点状不良地质体钻孔雷达响应特征——围岩及充填效应正演分析[J]. 钟声,王川婴,吴立新,唐新建,王清远. 岩土力学. 2012(04)
[3]钻孔地质雷达技术在水文与工程地质中的应用分析[J]. 李华,王东辉,焦彦杰,周一敏. 工程勘察. 2011(06)
[4]点状不良地质体钻孔雷达响应特征的形状效应正演分析[J]. 钟声,王川婴,吴立新,吴育华,王清远. 岩土力学. 2011(05)
[5]基于高阶累积量一维切片的地震信号初至自动拾取方法[J]. 冯智慧,刘财,冯晅,王典,张先武. 吉林大学学报(地球科学版). 2011(02)
[6]金属矿钻孔雷达探测的数值模拟[J]. 刘四新,周俊峰,吴俊军,曾昭发,万洪祥. 吉林大学学报(地球科学版). 2010(06)
[7]时间域有限差分法在钻孔雷达探测金属矿中的应用[J]. 王飞,刘四新,吴俊军,傅磊,张丽丽,曲昕馨. 吉林大学学报(地球科学版). 2010(S1)
[8]偏移绕射技术在探地雷达资料处理中的应用[J]. 徐玉增,卢海. 能源技术与管理. 2010(05)
[9]钻孔雷达层析成像技术的研究与应用[J]. 李华,焦彦杰,李富,杨俊波. 地球物理学进展. 2010(05)
[10]三维探地雷达数值模拟中UPML边界研究[J]. 李静,曾昭发,黄玲,吴丰收. 物探化探计算技术. 2010(01)
博士论文
[1]基于VNA的步进频率体制钻孔雷达系统研发[D]. 董航.吉林大学 2010
[2]井间声波电磁波层析成像技术应用研究与软件研发[D]. 袁志亮.中国地质大学（北京） 2007
[3]探地雷达数值模拟技术的应用研究[D]. 胡平.中国地质大学（北京） 2005
硕士论文
[1]隊道衬砌病害的探地雷达识别研究及应用[D]. 李兴.大连理工大学 2012
[2]全极化探地雷达正演模拟及极化校准技术[D]. 邹立龙.吉林大学 2012
[3]隧道不良地质体地震与地质雷达正演偏移数值模拟及物探信号处理研究[D]. 曾知法.成都理工大学 2011
[4]探地雷达二维有限元正演模拟[D]. 陈承申.中南大学 2011
[5]钻孔雷达正演模拟及应用研究[D]. 彭凌星.中南大学 2010
[6]基于于希尔伯特—黄变换的探地雷达信号处理与分析[D]. 余凯.中南大学 2010
[7]钻孔雷达层析成像软件系统的研究与开发[D]. 李玉喜.吉林大学 2010
[8]北京市道路地下空洞探地雷达探测正演模拟研究[D]. 葛志广.中国地质大学（北京） 2010
[9]钻孔雷达探测金属矿的数值模拟[D]. 周峻峰.吉林大学 2009
[10]雷达数据的滤波技术研究[D]. 刘昶.南京理工大学 2007
本文编号：3519868
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